加工玻璃钢专用激光焊接金刚石锯片的生产工艺及应用

· 论 文 · 《工 业 金 刚 石 》 第 6期 加工玻璃钢专用激光焊接 'l ．一 ．一 1E(1E(1E( 金刚石锯 硇生产工 王利勇 董长顺 天地东方超硬材料股份有限公司 北京 摘要 本文主要对 比单元金属粉与水雾化合金粉在 性 能上 的差异 ，研 究了影响激光 焊接 金 刚石锯 片质 量的 因素 ，提 出了焊接质量检验的标准 ，同时强调金 刚石锯 片后 处 理对锯 片使 用的影响 ，以及激光焊接金 刚石锯 片在加工玻璃钢板材 时的优异性能。 关键 词 单元金 属粉 水雾化合金粉 激光焊接金 刚石锯 片 检验标准 玻璃钢 Productive Technology and Application of Laser W elding Diamond Saw Blade for Glas s Steel Abstract Compared with the difference between unit metal powder and water atom— ized alloy powder in the performance，the paper studies the factors affecting the quality of laser welding diamond saw blade，presents the checking standard for welding quality，and emphasizes the influence of post— treatment on saw blade ap— plication and good performance of laser welding diamond saw blade when cutting glass steel slabs． Key words unit metal powder water atomized alloy powder laser welding diamond saw blade checking standard post— treatment glass steel 1 前 言 在过去五十年来 ，作为降低工程成本的途 径 ，工业金刚石在建筑工业中的应用，不但在用 量上呈现稳 定增 长 ，而且 应用 的领域 也不断增 加，特别随着激光焊接金刚石锯片的性能的提 高和价格的降低 ，及其在环保方面的低噪音，低 污染及其较高的安全性能 ，使其在同类产品中 脱颖而 出 ，在 越来 越多 的新 型建筑 材料领域得 到广泛 的应 用 。为此 ，我们 着手研 制 了加工玻 璃钢板材专用激光焊接锯片，经过反复的试验 后投入市场 ，其优异 的性能价格 比得到广大客 户的认可 。 2 试验材料及方法 2．1 原材料 粉末冶金法是 目前金刚石锯片的主要生产 方法，所用的金属粉末材料性能参数如表 1所 示 。 3 ． L ． ． L- 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 6期 · 论文 · 王利 勇 董 长顺 激 光焊接玻 璃钢 专用金 刚石锯 片的生产 工 艺及应 用 2003年 12月 表 1 名称 铜粉 钴粉 镍粉 铁粉 铬粉 WA WB 加工方法 电解 雾化 雾化 电解 雾化合金 雾化合金 粒度(目) 200 300 300 200 200 300 300 纯度％ 99．7 99．9 99。7 99．7 99．7 99．8 99．9 金刚石是 金 刚石 锯 片最重 要 的原 材料 ，金 刚石质量对锯 片的性能影 响极为重要 。我们选 用的金刚石为公 司 自产 的 GWD系列锯 片级金 刚石，其性能参数如表 2所示 。 表 2 注：CF'3为公司内部静压强度参考值 ，TI为玲 冲值，TTI为热冲值。 2．2 试 验 设 备 激光焊接发生器 ，ROFIN SINAR820； 双功位焊接平台，济南机械研究所 ； 德国飞羽公司金刚石锯片生产线等。 2．3 试 验 过 程 (1)根据确定 的配方 采用 水雾 化粉 料和单 元粉料 分 别 配 置 两 种 不 同 型 号 的 粉 料 1#， 2#。金刚石 的浓 度 在 18 一26 之 间 ，金 刚 石的配比以 35／40，30／40的金 刚石 为 主，占到 总量的三分之二 ，其它 的以 40／45，45／50，50／ 6O的为辅 ，这样既保证了锯片在使用过程中的 锋利度，又保证了使用的寿命。对比 1#和 2# 粉料在压制过程 中及 测试 的差异见表 3。 表 3 4 1#为我们 自己研制 的水雾化粉料。这是 在原 国家建材局 2000年 5月鉴定的“雾化法制 造新型的金刚石工 具结 合剂 的研究 与开 发”项 目的主要科研成果。此技术利用中高频感应加 热法熔炼金属及合 金 ，利 用 的高 压水 流最 高压 力可 达 70MPa，流 量 为 50L／min，采用 了合 理 的高压 水互 成 角度 ，二 次 V 型 喷 射破 碎 制 粉 法 。而采用此技术生产 的水雾 化粉料在 常温下 不易氧化，可方便保存，提高了胎体的致密性和 均匀性，而且提高了胎体对金刚石的包镶能力， 胎体的抗冲击性也得到了很大的提高，其加工 成本仅为粉料成本 的 3 一5 ，同时省 去 了单 元金属粉为保证混合 均匀 而需 球磨 12—14小 时的工序，综合成本并未增加 。总之水雾物化 粉料在综合性能上远远优于普通的单元粉料 。 (2)激光焊接 由于激光焊 接 的安全 性 和高强 度 ，所 以激 光焊接金刚石锯片得 以在越来越广泛的范围 内 得到应用。影响激光焊接质量的主要参数有激 光束的入射波功率，激光束的传播速度，相对于 金属表面的聚焦深度及输送保护气体的方式。 从经济角度上看，完成焊接的时间最短时的功 率与速度的搭配，被认为是处于最佳状态。而 且，功率和速度高，则焊缝窄，内部变形小。当 激光功率和速度不 变 ，穿透深度达到最大时 ，则 认为 聚焦深度处于最 佳情况 。采用氦氖混合气 体作为保护气，为了获得最佳的状态，一定要考 虑气体的流量，氨氖混合气体的比例和喷嘴的 方位。其它焊接参数要视所试验的烧结材料而 定 。焊接的方式为对焊。 关于焊接的材质有许多关 于这方面的资 料，就我们在实际生产中和一些实验数据 的对 比中，我们了解到基体材质的含碳量对焊接的 质量至关重要 ，现在我们大批量生产基本上采 用 35铬钼，与我们设计的焊接过渡层和激光焊 接机功率 匹配 。 以直径 400，材料 为 35铬钼，实验数据如 表 4所示 。 维普资讯 http://www.cqvip.com · 论 文 · 《工 业 金 刚 石》 第 6期 表 4 由 以 上 的 数 据 可 知 ，当 焊 接 参 数 为 1100W ，正 面 焊 接 速 度 为 450。／min，反 面焊 接 速度为 380。／min时 ，扭力最大 ，焊接效果最佳 。 (3)焊接效果 的检验 检验标准主 要有 几个方 面 ：1)焊缝 的光滑 度 ；2)焊接的对 中度 ；3)焊接强度 。 焊缝光洁度 的检验可以通过 十倍放大镜来 观察 ，保证 焊 接 后 刀头 与基体 连接无 气孔 。焊 接的对中度用百分表检验，在实际加工中刀头 焊接是否对 中，对加工板材的质量至关重要，为 了保证加工 的精度在焊接后要用开刃机进行精 开，使锯片的对 中度保证在 0—0．02mm之间。 对于焊接 强度 的检测方式现在 国内大部分采用 扭力扳手 ，当焊件 的强度 性能达 到该种材 料 的 标准水平或断 裂不 是在 焊接 区域 内发生 时 ，即 认为强度是满意的。现在已经有报道采用无损 探伤 的检测方式 即利用超声波在两种不 同的介 质界面上 ，超声波的大部分能量会被反射，利用 这个特征 ，可 以探 测到 锯片焊接 区的缺 陷 。这 种检测 的方 式更 能体 现焊接 的 内在质 量 ，不过 这种检测的方法为广大的锯片生产商所接受还 需要一定的时间。我们设计的焊接层利用扭力 扳手测试强度在 25—4ON．M 之间，这使锯片 的安全性能进 一步得到保证 。 (4)锯片的后序处理 为了保证锯 片在使用过程中达到设计的标 准要求 ，除了在胎体的设计，金刚石配比的选择 达到理想状态 ，其后序的处理也是至关重要的， 尤其是对锯 片的平整处理 。刀头在 与基体焊接 后 ，冷却过程中产生热应力，这部分内应力在锯 片的使用过程 中叠加到剪切应力上，如果不消 除这部分应力 ，则会大大影响锯片的使用寿命。 我们采用德 国飞羽公 司的应力辊压机和平整平 台，使锯片达到使用时的要求。当然根据加工 对象的不同，其应力调整值也要相应的变化(如 表 5所示)，这样经过平整处理的锯片才能在使 用 中达到理想的设计 目标 。 表 5 2．4 切 割 试 验 玻璃钢 门窗 是一 种新 型的建筑用材 料 ，它 是随着 以不饱 和聚酯树脂为基体的玻璃纤维复 合材料的发 展而发展起来的 ，它即具有钢 、铝 门 窗的坚固性，又有塑钢窗的保温、节能隔音性能 而逐渐成为建筑 门窗市场 的一个新 兴 品种 ，越 来越受到用户的青睐 。在切割玻璃钢门窗时要 求干切 ，切割后工件切口光滑无毛边。 实验数据 ：以 (2)400×(2)25．4×2．4×24齿 为例 ，锯片切割 时线速度为 40—50m／s，锯 片安 装精度如表 6所示 。 表 6 单位 ：IrlIn 锯片 走刀方 锯片直径 法兰直径 主轴径跳 法兰端跳 锯片端跳 向的平行度 垂直度 400 140 0．02 0．03 0．10 0．15 与国外锯片对 比切割数据如表 7所示 。 表 7 单 位 ：mm 由此可知我们 自己生产的锯片已经达到 国 外进 口锯片的水平，但价格仅仅为国外进 口锯 (下转 第 14页) 5 维普资讯 http://www.cqvip.com · 百家争鸣 · 夏 学胜 放 炮与 叶腊 石及其外环境 的关 系 第 6期 2003年 12月 的要求首先应是 合成安全性 ，要很少放炮 ，然后 才能谈 到产量 、质量 。只有密封性能好 ，才可能 在生产中应用 。叶蜡石 的密封性能与叶蜡石熔 点有关 ，而 叶 蜡 石 的熔 点 又 与所 含 的 杂 质 如 KzO、NazO、CaO 等 有 密 切联 系 。改 善 叶 蜡石 密封性 能 的 出发 点 ，应 是 提 高 叶蜡 石 的熔 点 。 笔者建议叶蜡石块研究单位和生产厂家采用如 下思路来改善 叶蜡石 块密封性能 ： (1)通过选 矿处理 ，剔 除低熔点矿物 ； (2)添加难 熔 化 合 物或 在金 刚石合 成温 度 下 可与 叶蜡石及其 中杂质反应生成高熔点化合 物的物质 ； (3)高熔点矿物+保温调节矿物+润滑类 传压调节剂组成人工传压介质 ； (4)测试供生产使用的叶蜡石块的熔点，作 为密封性能的定量参考指标。 笔者建议金刚石合成厂家可以从改善冷却 环境人手，降低放炮率 。可采取的措施有 ： ①对加热系统彻底改造，减少大、小垫块 、 铜排的电力损耗 ，既减少放炮，又节省电费； ②天气热时，冷却水要尽量大，最好六护套 全通冷却水 ，加热大垫块通冷却水，冷却水的硬 度要低 ，避免结垢 ； ③对液压油进行冷却，间接冷却铰链粱； ④加强 车间通风 。 上述措 施仍然无 效 ，换叶蜡石块 。 笔者相信采取以上措施后 再使用 高熔点叶 蜡石块 ，大 压机 合 成 片 状 触媒 合 成 块 ，照 样 稳 定 ，不易放炮 。 结 论 (1)叶蜡石 及其 相变 产物 在合 成过 程 中分 为两部分 ：软化区域和密封区域，两区域可相互 转化，当软化区域扩展到合成块边角位置时，就 会发生放炮 ，即所谓放 炮的“软化 区域论”。 (2)叶蜡石及 其相 变产 物 的熔点 影 响软化 区域大小，当熔点降低时软化区域增大，放炮几 率增大 ，反之亦然 。 (3)合成块外环境可冷却合成块 ，从而影响 软化区域大小，当冷却作用增强时，软化区域减 小，放炮几率减小 ，反之亦然。 以上结论通过定性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 得 出，限于笔者的 工作条件 ，缺乏定量 数 据 ，仅 以本 文抛砖 引 玉 ， 期盼有条件 的厂家作 深入 研究 ，为行业 发展 作 出贡献 。 参考文献 E13亓曾笃．谈谈叶蜡石．工业金刚石，2001．3 E23李鸿程等．新型传压介质一NH型叶蜡石块 的开 发 与应 用．工 业金 刚石 ，2003．1 [33高长勇．红块放炮初探．工业金刚石，2003．3 (上接第 5页) 片的一半，所以我们生产的这种玻璃钢专用激 光焊接金刚石锯片深受广大客户的欢迎。 3 结 论 水雾化 合金粉料 性能 的优异性在激光焊接 金刚石锯片上得 到充分的体现，同时为了保证 锯片在加工玻璃钢时体现其 自身的性能 ，对焊 接质量保证尤其是对锯 片的后处理尤为重要 。 由于激光焊接 金 刚 石 锯 片优异 的性 能 ，可 以预 测其在未来更广阔的领域内能够得到更加广泛 的应用 。 参考文献 [1JLaser&App1．Jan 1992．March，1993 [2JLaser Focus，1985．Vol21．No．2 PP 2O一5O [3JLaser Journal(V01．7，No．3．1986) [4JLaser Journal(V01．8，No．6．1994) E53P／M Inter 15，No．3 115—118 维普资讯 http://www.cqvip.com